确定平原地下水4He年龄方法的尝试

放射性衰变产生的氦组分（3H衰变质产生3He，U/Th衰变产生4He）广泛地用水地下水测年。本文分析了地下水中惰性气体的组成，采用过剩空气非分馏（UA）模型进行了单独氦组分的分离。结果表明，河北平原第三含水组（Q2）中的过剩4He是含水组内原地内原地产量和深部地壳通量的共同作用的结果。由于缺乏确定氦平衡参数的约束很好的客观分析，选择应用地下水流模型主观调节来估算迭代过程中的外部通量和流速场，然后根据这个模型所取得的4He年龄与应用其他方法包括14C测年和水文模型取得的年龄进行了对比。     

四川牦牛坪轻稀土矿床S、C、O、H同位素和惰性气体研究:地幔与成矿作用的关系

牦牛坪稀土矿床位于四川省冕宁县西南22km,是仅次于内蒙白云鄂博铁-铌-稀土矿床的中国第二大轻稀土矿床。构造上,它处于攀西裂谷与龙门山—锦屏山造山带之间的过渡带。它是一种赋存于碱性杂岩体中的碳酸岩脉状矿床,矿石类型主要有三种:氟碳铈矿-重晶石型、氟碳铈矿-方解石型和氟碳铈矿-微斜长石型。其中,第一种矿石类型分布最广泛,成矿作用最强。矿石中重晶石的硫同位素值变化小,氟碳铈矿-方解石型矿脉中为5.0‰～5.1‰,而氟碳铈矿-重晶石型矿脉中为3.3‰～5.9‰,显示岩浆来源硫同位素特征。氟碳铈矿-方解石型矿脉中方解石的碳和氧同位素值…     

河北平原地下水4He年龄初探——以满城-任丘剖面为例

以满城-任丘剖面为例,采用过剩空气非分馏(UA)模型进行了单独He成分的分离,第三含水组中含有的过剩4He是含水组(Q2)内原地产量和地壳通量的综合结果.由于缺乏确定He平衡参数的约束条件,选择了应用地下水流模型主观调节来估算迭代过程中外部通量和流速场,然后根据这个模型所取得的4He年龄与应用其他方法包括14C测年和水文模型取得的年龄作对比,取得了河北平原第三含水组满城-任丘地下水的4He年龄为0～30 ka的结果.     

六氟化硫法测量~(33)S/~(32)S、~(34)S/~(32)S和~(36)S/~(32)S的方法研究

六氟化硫法是测量硫同位素组成的新方法。与传统的二氧化硫法相比,六氯化硫法有灵敏度高,准确度高,能同时测定δ~(33)S、δ~(34)S和δ~(36)S的的优越性。本文介绍了国内第一台同位素分析用的六氟化硫制样装置,并报导了对硫化银、黄铁矿、黄铜矿、陨硫铁、方铅矿和闪锌矿等天然硫化物用六氟化硫法进行硫同位素测定的结果。结果表明,我们的装置和方法达到了国际上现有的水平,并在操作的方便性、可靠性及样品适用范围方面有所改进。     

六氟化硫法测量33S/32S、34S/32S和36S/32S的方法研究

六氟化硫法是测量硫同位素组成的新方法。与传统的二氧化硫法相比，六氯化硫法有灵敏度高，准确度高，能同时测定扩δ³³S、δ³⁴S和δ³⁶S的优越性。本文介绍了国内第一台同位素分析用的六氟化硫制样装置，并报导了对硫化银、黄铁矿、黄铜矿、陨硫铁、方铅矿和闪锌矿等天然硫化物用六氟化硫法进行硫同位素测定的结果。结果表明，我们的装置和方法达到了国际上现有的水平，并在操作的方便性、可靠性及样品适用范围方面有所改进。     

北淮阳晓天火山岩盆地片麻状花岗岩成岩年代学及地球化学特征

岩石的锆石U-Pb定年和主量、微量、稀土元素分析是研究侵入岩成岩时代、岩石成因的主要研究手段。本文在野外地质调查工作的基础上，采用X射线荧光光谱、电感耦合等离子体发射光谱、电感耦合等离子体质谱和LA-ICP-MS等技术对晓天火山岩盆地内杨三寨附近发现的片麻状钾长花岗岩进行相关地球化学分析。结果表明：该岩体主量元素以高硅、钾和钠，低铁镁钙磷为特征，其中SiO₂含量为65.86%~78.29%，Al₂O₃为10.89%~16.02%，MgO为0.17%~1.17%，K₂O为1.37%~6.44%，Na₂O为0.53%~6.50%，属于高钾钙碱性系列。微量元素方面，样品以亏损Nb、Sr、P和Ti，富集La、Ce、Nd和Zr为特征。稀土元素方面，含有较高的稀土元素（ΣREE=152.70~650.88μg/g），轻稀土富集重稀土亏损（LREE/HREE=6.77~20.64），多数具有较弱的负铕异常（δEu=0.29~1.15），铈异常不明显；稀土元素标准化曲线以右倾为特征。30个锆石点的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄分布于720~828Ma之间，加权平均年龄为776±11Ma （MSWD=2.1）。研究认为，盆地内新元古代片麻状钾长花岗岩的发现表明晓天盆地中心存在隆起，并不是之前研究认为的"斗"形的两边浅中间厚的盆地形态，这对该盆地的构造形态认识和进一步找矿具有重要的指导意义。     

辽东明安硼镁矿床混合花岗岩的锆石U-Pb年龄及对成矿时代的制约

辽东硼矿赋存于辽吉裂谷中央凹陷带内的里尔峪组地层中,形成于火山活动与蒸发沉积交替旋回的环境,后期经历了低压角闪岩相至混合岩化变质作用,属沉积-变质型硼矿床,主矿区包括有后仙峪、翁泉沟和砖庙-杨木杆三处。混合岩化作用使裂谷早期喷发的酸性火山岩发生原地重熔,形成大量层状产出的混合花岗岩、变粒岩和浅粒岩。文章利用LA-MC-ICP-MS技术对砖庙-杨木杆矿区明安硼镁矿体下盘,与上部地层发生同构造变形的层状混合花岗岩进行了锆石U-Pb年龄的测定,尝试解决明安硼矿的成矿时代问题。混合花岗岩的锆石阴极发光图像显示,锆石具有核-边结构,核部的震荡环带为岩浆成因,边部为变质增生成因。锆石核部的U-Pb定年结果表明：²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb加权平均年龄为（2229±3）Ma（MSWD=0.8）,Th/U值为0.4479~1.1309。因此,笔者认为（2229±3）Ma年龄代表了层状混合花岗岩原岩——酸性火山岩的喷发时代,也代表了硼镁矿的初始含硼蒸发岩形成时代的下限。     

河北宣化姜家寨铁矿床串岭沟组底部碎屑锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb年龄及其地质意义

宣龙式铁矿是我国北方最重要的沉积型铁矿床。华北克拉通长城系串岭沟组底部砂页岩是宣龙式铁矿床的赋存层位,对该地层的年代学研究有助于深入完善长城系地层年代框架、认识区域成岩成矿过程并反演克拉通的演化历史。本文对河北宣化姜家寨铁矿床串岭沟组底部铁矿体顶板砂页岩中碎屑锆石进行了LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究,获得了三组主要的峰值年龄,加权平均年龄分别为1774.1±7.9Ma、1849.0±7.8Ma和2453.0±7.8Ma。揭示出华北克拉通中部带经历了三期较为重要的地质构造、岩浆作用和变质作用事件。在串岭沟组下部砂岩中我们获得了4颗较年轻的岩浆碎屑锆石,年龄为1657.4～1694.4Ma,代表了串岭沟组底部形成的时间下限,制约了姜家寨宣龙式铁矿床的形成时代不早于1657Ma。对比研究得出,1774.1Ma的峰值年龄数据与华北克拉通内18亿年后广泛发育的基性岩墙群的形成时代一致,代表了华北克拉通的在拼合后的抬升事件时间。在1.8～1.6Ga华北克拉通拉张期间形成了大庙式等钒钛磁铁矿-磷灰石铁矿(1720Ma左右)。基于时间和区域的一致性,我们推断,遭受抬升剥蚀的富铁基性岩墙群不仅是串岭沟组的物源之一,极有可能也是宣龙式铁矿床中铁质的主要物源之一。     

膏盐层氧化障在长江中下游玢岩铁矿成矿中的作用

长江中下游是我国著名的铁铜金等多金属成矿带,其中宁芜和庐枞盆地产出一系列与白垩纪中基性火山-次火山岩有关的玢岩铁矿床。前人根据玢岩铁矿的地质特征、空间分布规律及其与火山-次火山岩的关系建立了著名玢岩铁矿成矿模式,发展了成矿理论,有效指导了玢岩铁矿找矿工作。但三叠系膏盐层在成矿中的作用没有引起应有的重视,深部矿化基本没有涉及。最新研究和勘查结果揭示中下三叠统周冲村组顶部膏盐层与矿化关系密切,但膏盐层的控矿机理还不清楚,"膏盐层氧化障"在玢岩铁矿成矿中的作用鲜有报道,宁芜-庐枞盆地深部矿化类型和矿体赋存部位知之甚少。本文研究了长江中下游玢岩铁矿的硫同位素组成,探讨了膏盐层氧化障在玢岩铁矿成矿中的作用。宁芜和庐枞盆地玢岩铁矿、硫铁矿中普遍含有石膏,玢岩铁矿、硫铁矿和石膏矿三者密切共生。玢岩铁矿及伴生硫铁矿中黄铁矿的δ34SV-CDT值异常高,平均值均在5‰以上,石膏的δ34SV-CDT值大部分位于20‰左右,与海相硫酸盐的值相似,指示矿床中硫主要来自三叠纪膏盐层。矿床中黄铁矿的硫同位素组成与矿床成因类型密切相关。宁芜盆地姑山矿田的δ34SV-CDT值最高,为10.8‰,梅山矿田次之,为7.85‰,凹山矿田最低,为5.01‰;矿床成因类型也发生相应变化,矿浆型→矿浆-热液型→热液型。矿床中黄铁矿的硫同位素变化主要由硫酸盐的还原温度和原始岩浆硫所占比例不同引起,还原温度越高,δ34S值越高;原始岩浆硫所占比例越高,δ34S值越低。计算结果表明矿床中约60%~80%的硫来自膏盐层硫酸盐的还原,还原温度多在450℃以上,但硫化物的沉淀温度相对较低,就位时间稍晚。提出膏盐层(富含碳酸盐、石膏和石盐等)不仅可以为成矿提供大量Na+、Cl-、CO32-等矿化剂,使围岩发生钠长石化、方柱石化(氯化)和矽卡岩化等蚀变,使Fe2+以NaFeCl3等络合物形式搬运,膏盐层还是地壳深处最重要的氧化障,能够将硅酸盐熔体和成矿溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,富集形成铁矿床,是玢岩铁矿成矿的关键因素。当炽热的岩浆与膏盐层(CaSO4)发生同化混染时,SO42-将硅酸盐熔体中的Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+无法进入硅酸盐矿物晶格之中,而形成铁氧化物Fe3O4/Fe2O3和贫铁的硅酸盐矿物透辉石/阳起石、透闪石等。铁氧化物在磷、水和氯化钠等盐类物质的作用下在岩浆房中与硅酸盐熔体发生液态不混熔,熔离形成铁矿浆。铁矿浆粘滞性强,迁移距离不远,在岩体与膏盐层的接触带附近,沿构造有利部位贯入,形成姑山、梅山等矿浆型铁矿床。以铁的络合物形式搬运的成矿热液流动性强,迁移距离远,可以在远离岩体与膏盐层接触带部位、在上部白垩纪火山岩中富集沉淀。长江中下游玢岩铁矿中矿浆充填型和热液交代-充填型矿体同时存在,二者在空间上具有明显的分带,具"双层成矿结构"。在盆地深部岩体与膏盐层的接触部位产出"大冶式"矿浆充填-接触交代型富铁矿床,规模可能超过了赋存于浅部火山-次火山中的狭义"玢岩铁矿"。位于宁芜盆地南北两端的姑山和梅山矿田是找寻"大冶式"矿浆充填-接触交代型富铁矿的有利地段。在SO42-氧化Fe2+的同时自身被还原为S2-,S2-与Fe2+结合形成硫铁矿,在铁矿的上部或边部富集形成硫铁矿矿床;这是石膏矿、铁矿和硫铁矿密切共生的根本原因。     

元素分析仪-气体同位素质谱法分析硫酸钙样品的硫同位素组成

硫酸盐硫同位素的常规分析方法是将硫酸盐转化为硫酸钡后搭配双路进样SO2法,该法易于操作、数据稳定,但样品用量大、费时费力,需要繁杂的前处理,无法满足微量分析发展方向的需求。本文以石膏为例,以元素分析仪-气体同位素质谱法(EA-IRMS)直接测定硫酸钙样品硫同位素比值,对同一样品分别采用:①硫酸钙与V2O5混合后包裹于锡杯中密封,直接进行元素分析仪-气体同位素质谱分析;②硫酸钙充分溶于去离子水中,向溶有硫酸钙样品的液体中加入沉淀试剂BaCl2,将生成的硫酸钡沉淀滤出后,用去离子水清洗2~3遍,烘干后与V2O5混合包裹于锡杯中密封再进行质谱测定。实验选取了13件δ34S值变化范围介于-20‰^+30‰之间的天然石膏样品,将获得的硫同位素比值进行对比,二者δ34SV-CDT绝对差值在0.00‰~0.24‰,表明同一样品的硫同位素比值结果在误差范围内基本一致。与常规分析方法相比,本文建立的直接在线分析时无需任何化学前处理,只需直接加入适量的V2O5,V2O5和氧气中的外部氧在瞬间燃烧的过程中替代了硫酸钙本身的氧,生成的SO2气体的氧是均一的,其硫同位素比值能代表样品的硫同位素组成,无需进行氧同位素的校正。经过验证表明,硫酸钙样品的直接在线分析是完全可行的。